【毕业设计】单片机控制鸡雏恒温孵化器

探测范围影响倒车雷达探测范围的因素有环境噪声超声发射部分和接收部分。

由于汽车使用环境的复杂性，所以环境噪声我们无法控制。

因此我们只有通过控制超声波的发射和接收来扩展雷达的探测范围。

提高接收电路的灵敏度可以增加探测范围，但是灵敏度的提高收到环境噪声的限制，如果灵敏度过高，那么环境噪声和汽车本身的各种噪声会造成接收电路无法正常工作。

加大发射功率能够增加探测距离，但发射功率的增加收到超声探头及成本的限制。

当障碍物较近时，大的发射功率使得超声波在汽车和障碍物之间来回多次反射，不仅使近处的障碍物无法测量，而且会干扰其他通道的测量，此外使得探测近端的盲区增加。

另外，还可以通过双频超声波测距法来增加探测范围，该方法利用两组探头来扩展探测范围。

组探头工作在高频小功率条件下，用来探测近距离障碍物另组探头工作在低频大功率条件下，用来探测远距离障碍物，显然这种双探头法增加了电路的复杂性，也给实际工程应用带来了不便。

第页倒车雷达的电路结构是公司在年第季度推出的款单片机。

在家族中，是款非常特殊的单片机，它的芯片内部集成了大容量的寄存器和丰富的硬件接口电路，采用小引脚封装，价格却与低档单片机相当，同时具有在线编程性能，是高档单片机中内部接口丰富功能齐全性价比最好的品种。

超声波发送模块为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。

完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。

超声波传感器有发送器和接收器，但个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。

超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。

超声波发送器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两个部分，超声波探头可采用软件发生法和硬件发生法产生超声波。

前者利用软件产生的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超声波。

这种方法的特点是充分利用软件，灵活性好，但需要设计个驱动电流在以上的驱动电路。

第二种方法是利用超声波专用发生电路或通用发生电路产生超声波信号，并直接驱动换能器产生超声波。

这种方法的优点是无需驱动电路，但缺乏灵活性。

超声波接收模块超声波接收器包括超声波接受探头信号放大电路及波形变换电路三部分。

超声波探头必须采用与发射探头对应的型号，关键是频率必须致，否则将无法产生共振而影响接收效果，甚至无法接收。

由于经探头变换后的正弦波电信号非常弱，因此必须经放大电路放大。

正弦波信号不能直接被单片机接收，必须进行波形变换。

超声波在空气中传播时，其能量的衰减与距离成正比，即距离越近信号越强，距离越远信号越弱，通常在之间。

不同接收探头的输出信号强度存在差异。

由于输入信号的范围较大，对放大电路的增益提出了两个要求是放大增益要大，以适应小信号时的需要二是放大增益能变化，以适应信号变化范围大的需要。

另外，由于输入信号为正弦波，因此必须将放大电路设计成交流放大电路。

第页语音电路设计语音报警是指当倒车雷达探测到的距离小于所设定的安全值时，发出声音提醒驾驶员，语音电路设计如图所示。

是单闪灯报警音效集成电路，芯片中存储种报警音效，可直接驱动蜂鸣器放音，同时还能驱动只闪烁。

第页倒车雷达的电路实现超声传感器的参数选择由超声波在空气中传播的波动方程，可以看出超声波在空气中的传播距离达到时，超声波的振幅衰减为原来的。

超声波频率越高，衰减越严重，可检测的距离范围越小。

另外，超声波频率增高会产生较多的旁瓣，引起近场的干涉。

但是，超声波频率越高，发射的超声波扩散角越小，波束越细，指向性越好。

根据超声波的传播特性倒车测距的距离范围要求以及可购买到的传感器的性价比等因素，我们般选择频率，带宽为的超声传感器，波束角般不大于度。

发射头的最大余震时间为。

另外，也要考虑传感器的结构车载的特点易于安装可靠性好等因素。

总体结构由以上的分析可得，用固定的超声发射功率来获得高的测量精度，同时又要有足够宽的探测范围，是有定难度的。

实际上我们可以主动的控制超声波的发射功率对于距离远或反射能力小的障碍物，增加发射功率，反之减小发射功率。

通过适当的发射功率控制，使得回波经放大电路放大后，其幅值稳定在定的数值上。

这样，采用固定的触发电平阀值，就可以保证测量触发时刻的致性，从而保证了测量精度，这样就避免了可变阀值法或归化回波包络法的缺点。

超声波测距倒车雷达的组成结构如图所示。

单片机产生的脉冲信号，然后由幅度控制电路将其衰减到适当的幅度，最后经过功率放大与阻抗匹配后送到超声波发射电路发送出去。

超声波遇到障碍物后产生回波，经超声传感器接收，再经过包络检波电路送入滤波放大器，放大后的信号与电压比较后由单片机进行检测，单片机将检测结果作为下次超声波发射幅度控制的依据，同时计算障碍物距离并显示较整形。

超声波接收电路需要考虑以下几个方面环境噪声干扰温度等影响由于超声回波信号非常微弱并含有噪声，信噪比较小。

为了增加接收电路的稳定性提高信噪比，接收电路使用了级滤波放大。

滤波放大电路采用二阶带通滤波放大器，级滤波放大电路采用相同的结构，其电路结构如图所示。

图滤波放大电路比较整形图示出比较整形电路，首先在静态下测量距离等于，检波器的输出电压第页值该电压同样是经过放大检波电路得到的，并以此电压值作为比较器的参考电压，比较器选用，具有失调电压小电源电压范围宽的优点。

其单电源电压为，双电源电压为，而且对比较信号源的内阻限制较宽。

对于来说，当两个输入端电压差大于时，就能确保其输出从种状态可靠的转换到另种状态。

因此，把用在弱信号检测等场合是比较理想的。

般情况下，比较电路的输出波形的上升沿和下降沿都有延时，可在其后面加个与门，以改善输出特性。

将比较整形电路的输出送到单片机，对脉冲计数，得到渡越时间。

图整形电路温度测量电路目前，大多数温度测控系统在检测温度时，都采用温度传感器将温度化为电量，经信号放大电路放大到适当的范围，再由转换器转换成数字量来完成。

这种电路结构复杂，调试繁杂，精度易受元器件参数的影响。

为此，利用线性数字温度计即集成温度传感器和单片机，构成个高精度的数字温度检测系统。

数字式温度传感器与传统的热敏电阻温度传感器不同，能够直接读出被测温度值，并且可以根据实际要求，通过简单的编程，实现位的转换，因而使用可使系统结构更简单，同时可靠性更高，可保证高的测量精度。

第页图温度检测电路显示及报警电路语音报警电路是指当当车雷达探测到的距离小于所设定的安全值时，发出声音提醒驾驶员，语音电路的设计如图所示。

是单声闪灯报警音效集成电路，芯片内存储种报警音效，可直接驱动蜂鸣器发声或经外接功放三极管推动扬声器放音，同时还能驱动只闪烁。

该芯片各引脚功能为脚，脚分别接电源输入端与负端，电压为脚和脚分别为芯片外接震荡电阻器脚为触发控制端，低电平触发有效脚和脚分别为报警器音效输出端，可直接外接压电陶瓷蜂鸣器，如果驱动扬声器则由脚端引出脚为闪灯输出端，可直接驱动发光。

第页图显示及报警电路超声波测距的倒车雷达软件设计在软件上，单片机需要进行定的运算来计算障碍物的距离，更重要的是要准确地控制数字电位器来改变超声波的发射功率，而控制的依据是回波包络的幅度。

当然可以通过转换器来测量回波的幅度，但是这样需要对回波包络进行连续的采样，并且在回波幅度过大时，也无法得到回波幅度的准确值。

实际上，我们并不需要知道回波幅度的准确值，只需知道回波的幅度比期望的值是大了还是小了，以便下次减小或增加发射功率。

由图可以看到，当触发电平阀值定时，回波脉冲的有效脉宽回波幅度大于电平阀值的持续时间与回波幅度成正比关系，这样只需要测量回波的脉宽，就能知道上次发射的超声波功率是大了还是小了，因此可以把脉冲宽度作为调整发射功率的依据。

采用自动功率控制的另个好处是不仅能够测量障碍物的距离，而且还能大致判断回波的强度。

因为在距离相同的条件下，如果需要的发射功率小，说明目标的反射强度就越大。

通常目标的有效反射面积越大质地越坚硬，其反射强度越大，这样的障碍物对汽车的损伤也越大。

因此在测量结果输出方面，不仅给出了障碍物的距离，同时还给出了超声波发射功率。

这样驾驶员能够得到更多的信息，以便更准确地判断障碍物的特性。

通常的倒车雷达具有四个探头，由单片机控制个测量通道轮回进行工作，其中个测量通道的程序主要流程如图所示。

第页开始初始化，设初值接收回波脉冲发射超声波测量延迟及脉宽置脉宽为，延迟为最大大于期望脉宽减小发射功率设置数字电位器增加发射功率图测量通道程序流程图超声测距电路单片机的程序包括主程序定时中断子程序外部中断子程序以及报警显示等子程序，主要程序流程框图如图所示开始单片机初始化有回波定时中断子程序定时中断子程序返回返回定时器初始化发射完否发射超声波停止发射定时中断入口返回关外部中断设时间值计算距离外部中断入口结果输出开外部中断图主程序流程定时中断子程序外部中断入口第页程序清单脉冲的产生与超声波发射程序超声波发射持续输出方波前方测距电路的输入端接单片机端口，单片机执行上面的程序后，在端口输出个的脉冲信号，经过三极管放大，驱动超声波发射头发出的脉冲超声波，且持续发射。

右侧和左侧测距电路的输入端分别接和端口。

前方测距电路的输出端接单片机端口，中断优先级最高，左右测距电路的输出通过与门的输出接单片机端口，同时单片机和接到的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。

中断子程序部分源程序如下关外部中断引脚为，转至右测距电路中断服务程序引脚为，转至左测距电路中断服务程序开外部中断第页倒车雷达超声测距的误差分析本系统最大测量误差在左右，测距的盲区为。

使用超声测距倒车雷达对汽车后方的障碍物进行了测距，同时使用普通钢卷尺对障碍物与超声传感器的距离也进行了测量。

表中给出了超声测距倒车雷达的报警距离与实测距离的数据。

表超声测距倒车雷达的报警距离与实测距离的数据表钢尺测距雷达测距误差钢尺测距雷达测距误差由列表中实际数据与雷达所测数据分析，近距离报警值般比实际值大，远距离般比实